CN213823318U - 一种下肢康复训练机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种下肢康复训练机器人，包括步行装置，步行装置的左右两侧对称布置有一对支撑架，在一对支撑架之间设置有下肢外骨骼装置，其中：下肢外骨骼装置包括髋部支架，髋部支架的两侧分别活动连接有两个对应人体大腿的大腿支架，每个大腿支架与髋部支架间设置有第一柔性驱动器，在大腿支架的下端还活动连接有小腿支架，小腿支架与大腿支架间还设置有第二柔性驱动器，在小腿支架的下端还活动连接有脚踏支架，脚踏支架与小腿支架间设置有第三柔性驱动器，下肢康复训练机器人还包括控制装置。本实用新型的目的在于提供一种柔性运动，与常规人体动作更为接近，并且自由度高，训练效果更好的下肢康复训练机器人。

Description

一种下肢康复训练机器人

技术领域

本实用新型涉及医疗机器人的技术领域，尤其涉及一种下肢康复训练机器人。

背景技术

康复医学是一门研究残疾人及患者康复的医学应用学科，其目的在于通过物理疗法，运动疗法，生活训练，技能训练，言语训练和心理咨询等多种手段使病伤残者尽快的得到最大限度的恢复，使身体残留部分的功能得到最充分的发挥，达到最大可能的生活自理，劳动和工作的能力，为病伤残者重返社会打下基础。随着科学技术的发展，医疗机器人技术得到快速发展，康复机器人就是机器人技术在康复医疗方面的新应用。由于机器人不存在疲倦问题，能够满足不同患者的训练强度要求，因而更加适合于患者单独进行康复训练。

申请号为201810899312.9的中国发明专利申请公开了一种可收缩移动的ICU病房卧式下肢康复机器人，其包括人体体征采集模块、底座模块、下肢外骨骼、控制模块及康复评测系统；基于模块化设计，针对不同患者特点，可实现人体下肢不同关节的康复评测及训练。

然而，由于上述下肢康复机器人直接采用电机驱动下肢关节，而电机作为刚性驱动器对控制人机交互力存在一定难度，在使用过程中，电机转动的角度不好控制，存在失去稳定性的隐患，容易对人体造成伤害。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种柔性运动，与常规人体动作更为接近，并且自由度高，训练效果更好的下肢康复训练机器人。

为实现上述目的，本实用新型首先提供了一种下肢康复训练机器人，其关键在于，包括步行装置，所述步行装置的左右两侧对称布置有一对支撑架，在一对所述支撑架之间设置有下肢外骨骼装置，其中：所述下肢外骨骼装置包括对应人体髋骨设置的髋部支架，所述髋部支架的两侧分别活动连接有两个对应人体大腿的大腿支架，每个所述大腿支架与所述髋部支架间设置有用于调节二者间弯曲角度的第一柔性驱动器，在所述大腿支架的下端还活动连接有对应人体小腿的小腿支架，所述小腿支架与大腿支架间还设置有用于调节二者间弯曲角度的第二柔性驱动器，在所述小腿支架的下端还活动连接有对应人体脚掌的脚踏支架，所述脚踏支架与小腿支架间设置有用于调节二者间弯曲角度的第三柔性驱动器，所述下肢康复训练机器人还包括控制装置，所述控制装置分别与所述步行装置、所述第一柔性驱动器、所述第二柔性驱动器及所述第三柔性驱动器电性连接。

更进一步地，所述步行装置包括步行带，所述步行带通过步行电机驱动，且在所述步行带的前端设置有手扶架，所述控制装置设置在所述手扶架上。

更进一步地，所述第一柔性驱动器、所述第二柔性驱动器及所述第三柔性驱动器为气压缸、液压缸与滚珠丝杠中的任一种。

更进一步地，所述第一柔性驱动器、所述第二柔性驱动器及所述第三柔性驱动器为气压缸，所述气压缸包括第一气压缸、第二气压缸和第三气压缸，所述第一气压缸的两端分别与所述髋部支架及所述大腿支架转动连接，所述第二气压缸的两端分别与所述大腿支架及所述小腿支架转动连接，所述第三气压缸的两端分别与所述小腿支架及所述脚踏支架转动连接。

更进一步地，所述髋部支架的左右两侧分别通过转轴与对应的支撑架转动连接。

更进一步地，在所述髋部支架上设置有髋部固定带，在所述大腿支架上设置有大腿固定带，在所述小腿支架上设置有小腿固定带，在所述脚踏支架上设置有脚掌固定带。

更进一步地，所述控制装置包括控制箱，在所述控制箱内集成有主控模块、存储模块、时序模块及配电模块，在所述控制箱的表面还设置有显示器、电源开关及模式选择开关，所述模式选择开关用于选择跑步和行走两种应用模式。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型中每一条腿的下肢外骨骼结构均可以实现髋关节的屈伸自由度、膝关节的屈伸自由度和踝关节的屈伸自由度调节，且调节方式分别利用第一柔性驱动器、第二柔性驱动器和第三柔性驱动器，使得下肢康复训练机器人与人体下肢常规动作更加相似，满足柔性驱动的需要，增加了运转的稳定性，避免对人体造成伤害，达到了更好的康复治疗效果；

(2)每一条腿的下肢外骨骼结构互不影响，它们之间既可以协调动作，也可针对某一个下肢进行单独动作，增加了本实用新型的灵活性和通用性；

(3)将下肢外骨骼装置集成在步行装置内，使得支撑架承担了患者的大部分体重，从而减少患者上肢承受的压力，并保障患者上肢完全的自由度；

(4)利用控制装置，可进行不同步态和应用模式的主动训练，并能够实时监测和显示患者的身体状况和运动参数，从而在保障病人安全使用的同时，为医护人员提供定量的数据，方便医护人员对病人的身体恢复情况做出评估，使用更加便捷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的立体图；

图3是图2中A部的局部放大图；

图4是图2中B部的局部放大图；

图5是本实用新型的功能流程图；

图中标号：1-步行装置、2-支撑架、3-下肢外骨骼装置、4-髋部支架、5-大腿支架、6-第一柔性驱动器、7-小腿支架、8-第二柔性驱动器、9-脚踏支架、10-第三柔性驱动器、11-控制装置、12-步行带、13-步行电机、14-手扶架、15-第一气压缸、16-第二气压缸、17-第三气压缸、18-转轴、19-髋部固定带、20-小腿固定带、21-脚掌固定带、22-大腿固定带、23-主控模块、24-存储模块、25-配电模块、26-时序模块、27-显示器、28-电源开关、29-模式选择开关。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图5，本实用新型提供一种技术方案：一种下肢康复训练机器人，其关键在于，包括步行装置1，所述步行装置1的左右两侧对称布置有一对支撑架2，在一对所述支撑架2之间设置有下肢外骨骼装置3，其中：所述下肢外骨骼装置3包括对应人体髋骨设置的髋部支架4，所述髋部支架4的两侧分别活动连接有两个对应人体大腿的大腿支架5，每个所述大腿支架5与所述髋部支架4间设置有用于调节二者间弯曲角度的第一柔性驱动器6，在所述大腿支架5的下端还活动连接有对应人体小腿的小腿支架7，所述小腿支架7与大腿支架5间还设置有用于调节二者间弯曲角度的第二柔性驱动器8，在所述小腿支架7的下端还活动连接有对应人体脚掌的脚踏支架9，所述脚踏支架9与小腿支架7间设置有用于调节二者间弯曲角度的第三柔性驱动器10，所述下肢康复训练机器人还包括控制装置11，所述控制装置11分别与所述步行装置1、所述第一柔性驱动器6、所述第二柔性驱动器8及所述第三柔性驱动器10电性连接。

在本实施方式中，本实用新型中每一条腿的下肢外骨骼结构均可以实现髋关节的屈伸自由度、膝关节的屈伸自由度和踝关节的屈伸自由度调节，且调节方式分别利用第一柔性驱动器6、第二柔性驱动器8和第三柔性驱动器10，使得下肢康复训练机器人与人体下肢常规动作更加相似，满足柔性驱动的需要，增加了运转的稳定性，避免对人体造成伤害，达到了更好的康复治疗效果；每一条腿的下肢外骨骼结构互不影响，它们之间既可以协调动作，也可针对某一个下肢进行单独动作，增加了本实用新型的灵活性和通用性；将下肢外骨骼装置集成在步行装置1内，使得支撑架2承担了患者的大部分体重，从而减少患者上肢承受的压力，并保障患者上肢完全的自由度；利用控制装置11，可进行不同步态和应用模式的主动训练，并能够实时监测和显示患者的身体状况和运动参数，从而在保障病人安全使用的同时，为医护人员提供定量的数据，方便医护人员对病人的身体恢复情况做出评估，使用更加便捷。

具体地，所述步行装置1包括步行带12，所述步行带12通过步行电机13驱动，且在所述步行带12的前端设置有手扶架14，所述控制装置11设置在所述手扶架14上。

在本实施方式中，步行电机13可精准控制步行带12的步态运动，同时当患者使用该康复机器人时，手扶架14能防止患者上身前倾，保持患者重心，从而保障使用的安全性。优选地，所述步行电机13为伺服电机。

具体地，更进一步地，所述第一柔性驱动器6、所述第二柔性驱动器8及所述第三柔性驱动器10为气压缸、液压缸与滚珠丝杠中的任一种。优选地，所述第一柔性驱动器6、所述第二柔性驱动器8及所述第三柔性驱动器10为气压缸，所述气压缸包括第一气压缸15、第二气压缸16和第三气压缸17，所述第一气压缸15的两端分别与所述髋部支架4及所述大腿支架5转动连接，所述第二气压缸16的两端分别与所述大腿支架5及所述小腿支架7转动连接，所述第三气压缸17的两端分别与所述小腿支架7及所述脚踏支架9转动连接。

为了适应患者的步态姿势，具体地，所述髋部支架4的左右两侧分别通过转轴18与对应的支撑架2转动连接。

具体地，在所述髋部支架4上设置有髋部固定带19，在所述大腿支架5上设置有大腿固定带22，在所述小腿支架7上设置有小腿固定带20，在所述脚踏支架9上设置有脚掌固定带21。

具体地，所述控制装置11包括控制箱，在所述控制箱内集成有主控模块23、存储模块24、时序模块26及配电模块25，在所述控制箱的表面还设置有显示器27、电源开关28及模式选择开关29，所述模式选择开关29用于选择跑步和行走两种应用模式。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种下肢康复训练机器人，其特征在于，包括步行装置，所述步行装置的左右两侧对称布置有一对支撑架，在一对所述支撑架之间设置有下肢外骨骼装置，其中：所述下肢外骨骼装置包括对应人体髋骨设置的髋部支架，所述髋部支架的两侧分别活动连接有两个对应人体大腿的大腿支架，每个所述大腿支架与所述髋部支架间设置有用于调节二者间弯曲角度的第一柔性驱动器，在所述大腿支架的下端还活动连接有对应人体小腿的小腿支架，所述小腿支架与大腿支架间还设置有用于调节二者间弯曲角度的第二柔性驱动器，在所述小腿支架的下端还活动连接有对应人体脚掌的脚踏支架，所述脚踏支架与小腿支架间设置有用于调节二者间弯曲角度的第三柔性驱动器，所述下肢康复训练机器人还包括控制装置，所述控制装置分别与所述步行装置、所述第一柔性驱动器、所述第二柔性驱动器及所述第三柔性驱动器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种下肢康复训练机器人，其特征在于，所述步行装置包括步行带，所述步行带通过步行电机驱动，且在所述步行带的前端设置有手扶架，所述控制装置设置在所述手扶架上。

3.根据权利要求2所述的一种下肢康复训练机器人，其特征在于，所述第一柔性驱动器、所述第二柔性驱动器及所述第三柔性驱动器为气压缸、液压缸与滚珠丝杠中的任一种。

4.根据权利要求3所述的一种下肢康复训练机器人，其特征在于，所述第一柔性驱动器、所述第二柔性驱动器及所述第三柔性驱动器为气压缸，所述气压缸包括第一气压缸、第二气压缸和第三气压缸，所述第一气压缸的两端分别与所述髋部支架及所述大腿支架转动连接，所述第二气压缸的两端分别与所述大腿支架及所述小腿支架转动连接，所述第三气压缸的两端分别与所述小腿支架及所述脚踏支架转动连接。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种下肢康复训练机器人，其特征在于，所述髋部支架的左右两侧分别通过转轴与对应的支撑架转动连接。

6.根据权利要求5所述的一种下肢康复训练机器人，其特征在于，在所述髋部支架上设置有髋部固定带，在所述大腿支架上设置有大腿固定带，在所述小腿支架上设置有小腿固定带，在所述脚踏支架上设置有脚掌固定带。

7.根据权利要求1或2或3或4或6所述的一种下肢康复训练机器人，其特征在于，所述控制装置包括控制箱，在所述控制箱内集成有主控模块、存储模块、时序模块及配电模块，在所述控制箱的表面还设置有显示器、电源开关及模式选择开关，所述模式选择开关用于选择跑步和行走两种应用模式。

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